JPS5969479A - セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 - Google Patents
セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法Info
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- JPS5969479A JPS5969479A JP17606182A JP17606182A JPS5969479A JP S5969479 A JPS5969479 A JP S5969479A JP 17606182 A JP17606182 A JP 17606182A JP 17606182 A JP17606182 A JP 17606182A JP S5969479 A JPS5969479 A JP S5969479A
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- Japan
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- rotor
- manufacturing
- silicon carbide
- ceramic
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はセラばツクスタービンロータの製造方法に関し
、特にそのセラミフクスからなるロータディスクおよび
翼部を別体に作成しておぎ、これらを一体に結合してな
るセラミンクスタービンロータの製造方法に関する。
、特にそのセラミフクスからなるロータディスクおよび
翼部を別体に作成しておぎ、これらを一体に結合してな
るセラミンクスタービンロータの製造方法に関する。
近年は、セラミフクスに関する技術の進歩に伴い、その
焼結や接合封着の技術においても新規な方法が開発され
てぎており、これβの方法を用いてセラミンクス部材同
志を結合させ、一体のセラミックスタービンロータを製
造することが可能となった。
焼結や接合封着の技術においても新規な方法が開発され
てぎており、これβの方法を用いてセラミンクス部材同
志を結合させ、一体のセラミックスタービンロータを製
造することが可能となった。
第１図はこのよ５なセラごンクス軸流タービンロータの
従来技術による製造装置の一例を示し。
従来技術による製造装置の一例を示し。
本例は／９７１年５月１０日米国ご／ガン州トロイで開
１…されたＤＯＥ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｇ
ｎｅｒｇｙ ）Ｈｉｇｔｎｖａｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓ
ｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｔｒａｃｔｏｒｓ’ Ｃｏｏｒｄｉ
ｎａｔｉｏｎＭｅｅｔｉｎｇで開示されたものである。
１…されたＤＯＥ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ ｇ
ｎｅｒｇｙ ）Ｈｉｇｔｎｖａｙ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓ
ｙｓｔｅｍ Ｃｏｎｔｒａｃｔｏｒｓ’ Ｃｏｏｒｄｉ
ｎａｔｉｏｎＭｅｅｔｉｎｇで開示されたものである。
本例によれば、セラミンクスタービンロータｌは、リン
グ面に６翼が配ｔｊｔ、されているブレードリング部コ
とロータディスク３とにより一体のものに形成さｒしる
が、そのっちブレードリングＰＡ２は単体として図示し
１工い別の場所で窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４を反応焼結して成
形される。しかして、このように成形されたグレードリ
ング部、２を炭素粉末ｌの中に埋没させ、史にその外周
部ン炭化珪素でできたベース５、黒鉛のブロック６およ
び７で囲繞するよ５＆こ装置する。
グ面に６翼が配ｔｊｔ、されているブレードリング部コ
とロータディスク３とにより一体のものに形成さｒしる
が、そのっちブレードリングＰＡ２は単体として図示し
１工い別の場所で窒化珪素Ｓｉ３Ｎ４を反応焼結して成
形される。しかして、このように成形されたグレードリ
ング部、２を炭素粉末ｌの中に埋没させ、史にその外周
部ン炭化珪素でできたベース５、黒鉛のブロック６およ
び７で囲繞するよ５＆こ装置する。
更にここで、ｒおよびワは黒鉛でできた下部型および上
部型ピストンであり、／θは拘束枠である。
部型ピストンであり、／θは拘束枠である。
このように用意された装置の上部型ピストン９と下部型
ｔとの間に窒化珪素８ｉ３Ｎ４の粉体ｌ／ン充填し、こ
の充填した窒化珪素の粉体／／を先に埋め込んだグレー
ドリング都コの内側で加熱圧縮するホントプレス法で成
形焼結させるものであり、かくしてロータディスク３が
成形されると共に、ロータディスク３とブレードリンク
２との間が接合されて、一体のタービンロータｌが作成
される。
ｔとの間に窒化珪素８ｉ３Ｎ４の粉体ｌ／ン充填し、こ
の充填した窒化珪素の粉体／／を先に埋め込んだグレー
ドリング都コの内側で加熱圧縮するホントプレス法で成
形焼結させるものであり、かくしてロータディスク３が
成形されると共に、ロータディスク３とブレードリンク
２との間が接合されて、一体のタービンロータｌが作成
される。
しかしながら、このような従来のセラミンクスタービン
ロータｌの製造方法でハ、簿い翼が配列して（・る複雑
な形状のグレードリング部２を定位置に保持するために
、リング部２を炭素粉末Ｖ中に埋め込んだ状態となし、
このような状態を保ちながら高温高圧で操作されるホン
トプレスによってディスク３を成形焼結するとともに、
ブレードリングλどの結＠を図るもので、その装置が大
掛りなものとなるのみならず、成形できるディスク３の
形状も単純な型のものに限られる。このために社産には
適しておらず、殊にター゛ビン軸とロータとを一体に成
形するものの製法には不向きである。
ロータｌの製造方法でハ、簿い翼が配列して（・る複雑
な形状のグレードリング部２を定位置に保持するために
、リング部２を炭素粉末Ｖ中に埋め込んだ状態となし、
このような状態を保ちながら高温高圧で操作されるホン
トプレスによってディスク３を成形焼結するとともに、
ブレードリングλどの結＠を図るもので、その装置が大
掛りなものとなるのみならず、成形できるディスク３の
形状も単純な型のものに限られる。このために社産には
適しておらず、殊にター゛ビン軸とロータとを一体に成
形するものの製法には不向きである。
本発明の目的は、上述した欠点？除去し、分離して成形
したロータディスクおよび翼形部を簡単な手段で強固に
納会することのできるセラばンクスタービンロータの製
造方法を提案することにある。
したロータディスクおよび翼形部を簡単な手段で強固に
納会することのできるセラばンクスタービンロータの製
造方法を提案することにある。
かかる目的のために、本発明は、単翼または複数の均等
枚数からなるプロンク体の翼形部とロータディスクと乞
、常圧焼結もしくは反応焼結により炭化珪素粉末いて成
形した後、これらの成形した部分部材の相互の接合面に
炭化珪＊および炭素の粉末と有機バインダとを含む混練
物を塗布して所足の一体化する形状に組合わせ、このよ
うに組合せた形体の軸流タービンロータを珪素蒸気が存
在する高温の雰囲気中において、混線物を反応焼結させ
、以て、一体のセラミンクスタービンロータに接合封着
させるものである。
枚数からなるプロンク体の翼形部とロータディスクと乞
、常圧焼結もしくは反応焼結により炭化珪素粉末いて成
形した後、これらの成形した部分部材の相互の接合面に
炭化珪＊および炭素の粉末と有機バインダとを含む混練
物を塗布して所足の一体化する形状に組合わせ、このよ
うに組合せた形体の軸流タービンロータを珪素蒸気が存
在する高温の雰囲気中において、混線物を反応焼結させ
、以て、一体のセラミンクスタービンロータに接合封着
させるものである。
なお、本発明においては、単！ｇまたは数枚からなるプ
ロンク体のｔ（形部ケ接合するものであるから、接合面
Ｏこかかる刀は小さいので、接曾面ン単純な形状とする
ことができる。
ロンク体のｔ（形部ケ接合するものであるから、接合面
Ｏこかかる刀は小さいので、接曾面ン単純な形状とする
ことができる。
以下に、上述した発明の工程に基づき製造した実施例を
図面？参照しながら説５明する。
図面？参照しながら説５明する。
第２図（Ａ）および（Ｂ）は本発明方式を適用したセラ
ミンクス軸流タービンロータの一例を示し。
ミンクス軸流タービンロータの一例を示し。
本例はそのロータ１０／の・翼形部１０．２ ’ｇ単翼
のブロックとしたもので、ロータディスク１０３の翼形
部ｉｏ−を接合封着する外周面（以下で接合面という）
１０３におよびこの接合面１ｏ３Ａに対応する翼形部７
０コ側の接合面１０２八乞、いずれも単純な円弧形状の
断ＯＩｉビ有する而とした。
のブロックとしたもので、ロータディスク１０３の翼形
部ｉｏ−を接合封着する外周面（以下で接合面という）
１０３におよびこの接合面１ｏ３Ａに対応する翼形部７
０コ側の接合面１０２八乞、いずれも単純な円弧形状の
断ＯＩｉビ有する而とした。
ここで、各翼形部ｉｏ、ｚおよびロータディスク／（７
Ｊは、いずれも炭化珪素を用いた常圧焼結または反応焼
結によって得たもので、これらの翼形部１０２およびロ
ータディスクｌｏ３のそれぞれの接合面１０２Ａおよび
１０３に％ならびに相隣る成形部ｉｏｒ相互間の接合面
１０２Ｂに、炭化珪素粉末、炭素粉末およびバインダを
スラリー状に練り混ぜた混練物１ｏｌＩを塗布したもの
を用意した。
Ｊは、いずれも炭化珪素を用いた常圧焼結または反応焼
結によって得たもので、これらの翼形部１０２およびロ
ータディスクｌｏ３のそれぞれの接合面１０２Ａおよび
１０３に％ならびに相隣る成形部ｉｏｒ相互間の接合面
１０２Ｂに、炭化珪素粉末、炭素粉末およびバインダを
スラリー状に練り混ぜた混練物１ｏｌＩを塗布したもの
を用意した。
次に、このように処置したＮ形部１０．２を、ロータデ
ィスクｌＯ３のまわりに配置して接合面１０２Ｂ同志な
らひに接合面１０２Ａおよび１０ＪＡｆｌ：密層させ、
このように一体のタービンロータ１０／としての形体を
整えたもの乞、珪紫蒸気の存在する１０００℃以上の高
温雰囲気中Ｇこ置いて焼結させた。
ィスクｌＯ３のまわりに配置して接合面１０２Ｂ同志な
らひに接合面１０２Ａおよび１０ＪＡｆｌ：密層させ、
このように一体のタービンロータ１０／としての形体を
整えたもの乞、珪紫蒸気の存在する１０００℃以上の高
温雰囲気中Ｇこ置いて焼結させた。
しかして、この焼結法によって、混練物に含まれた炭紫
成分ケ反応させ、以て、反応焼結炭化珪素となして翼形
部１０２とロータディスク１０３とを強固に後母固着さ
せ、一体のセラミンクス軸流クービンロータ１０／乞得
ることができた。
成分ケ反応させ、以て、反応焼結炭化珪素となして翼形
部１０２とロータディスク１０３とを強固に後母固着さ
せ、一体のセラミンクス軸流クービンロータ１０／乞得
ることができた。
１工す６、本例では、炭化珪素粉末に炭素粉末およびバ
インダ乞混ぜ合わせた混練物を用いたが、これＧこ代え
て、炭化珪素粉末と１ｏｏｏ℃以上で炭素化する有機物
とバインダとの混線物、もしくは炭化珪素粉末と１００
０℃以上で炭素化する有機物、炭素粉末およびバインダ
からなる混練物を用い、こｒしらを接合面１０．２Ａ
、 ／’０２Ｂおよび／（７ＪＡに塗布して、上述し
たと同様な工程により焼結を行っても同様１．ｃ成果が
得られた。
インダ乞混ぜ合わせた混練物を用いたが、これＧこ代え
て、炭化珪素粉末と１ｏｏｏ℃以上で炭素化する有機物
とバインダとの混線物、もしくは炭化珪素粉末と１００
０℃以上で炭素化する有機物、炭素粉末およびバインダ
からなる混練物を用い、こｒしらを接合面１０．２Ａ
、 ／’０２Ｂおよび／（７ＪＡに塗布して、上述し
たと同様な工程により焼結を行っても同様１．ｃ成果が
得られた。
第３図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明を適用したセラミ
ンクス軸流タービンロータの他の実施例〉示し、不例に
よるタービンロータｌｌｌでは、３枚の翼とこれらを取
付けた７ランジとを一体のブロフクとして翼形部／／２
に形成した。県に葦だ、翼形部／／２およびロータディ
スク／／３の対応する接合面／／、２Ａおよび／／、？
Ａ ’％”、それぞれ円筒面の一部および円筒面に形
成した。／／２Ｂは相隣る翼形部／／、！間の接合面で
ある。更に翠だ、／／グは１０グと同様の混練物である
。
ンクス軸流タービンロータの他の実施例〉示し、不例に
よるタービンロータｌｌｌでは、３枚の翼とこれらを取
付けた７ランジとを一体のブロフクとして翼形部／／２
に形成した。県に葦だ、翼形部／／２およびロータディ
スク／／３の対応する接合面／／、２Ａおよび／／、？
Ａ ’％”、それぞれ円筒面の一部および円筒面に形
成した。／／２Ｂは相隣る翼形部／／、！間の接合面で
ある。更に翠だ、／／グは１０グと同様の混練物である
。
このような構成としたタービンロータＨｔ＆Ｚｈつても
、本発明を適用して製造することができ、そのＬ程につ
いては、第２図（Ａ、） ％よび（Ｂ）の場合について
説明したと同様であり、その詳細ン省略する。
、本発明を適用して製造することができ、そのＬ程につ
いては、第２図（Ａ、） ％よび（Ｂ）の場合について
説明したと同様であり、その詳細ン省略する。
な１６１本例では、１つの翼形部／／、２が３枚の洲を
有し、翼形部／／２とロータディスク／／３との接合面
／／２に、 ／／ＪＡ乞円筒面とした場合について述
べたが、本発明の適用は、Ｓ形部の翼の枚数や形状、更
にｋｚ膨形部ロータディスクとの接合面の形状等の如何
にかかわらず実施することができるもので、炭化珪素の
反応焼結によって接合面に強固な結合力が得られるもの
である。
有し、翼形部／／２とロータディスク／／３との接合面
／／２に、 ／／ＪＡ乞円筒面とした場合について述
べたが、本発明の適用は、Ｓ形部の翼の枚数や形状、更
にｋｚ膨形部ロータディスクとの接合面の形状等の如何
にかかわらず実施することができるもので、炭化珪素の
反応焼結によって接合面に強固な結合力が得られるもの
である。
したがって、従来のように翼形部とロータディスクとを
ダブテール形状として接置する必要もなく、また、ダブ
テールとすることによって生じる局部的応力集中の心配
がなく、接合部に均一な応力シナ布を分担させるので、
破損の生じるの乞抑制することができろ。更に、設計上
で接合部に生じる応力をｔｌ釘単に計算することかでき
るので、信顆性の高（・セラミンクスタービンロータと
−１ろことができる。
ダブテール形状として接置する必要もなく、また、ダブ
テールとすることによって生じる局部的応力集中の心配
がなく、接合部に均一な応力シナ布を分担させるので、
破損の生じるの乞抑制することができろ。更に、設計上
で接合部に生じる応力をｔｌ釘単に計算することかでき
るので、信顆性の高（・セラミンクスタービンロータと
−１ろことができる。
以上説明してきたよう＆こ、本発明によれば、セラミン
クスタービンロータを形成するための部分都（４のそれ
ぞれの接置面間に、炭化珪素粉末・および炭素を含む焼
結防暑のスラリー状混練切乞介在させた後、一体のター
ビンロータ形状（こ組＆わせ、混練ｒ＃Ｊケ反応焼結さ
せて接合部を結合させたので。
クスタービンロータを形成するための部分都（４のそれ
ぞれの接置面間に、炭化珪素粉末・および炭素を含む焼
結防暑のスラリー状混練切乞介在させた後、一体のター
ビンロータ形状（こ組＆わせ、混練ｒ＃Ｊケ反応焼結さ
せて接合部を結合させたので。
単純な形状の接合面で強固な結合を得ることができ、翼
形部やロータディスクのセラミフクスによる製作が容易
であるとともに、大損りな設備Ｇこよらずタービンロー
タを量産することができて、しかも接合面にかかる応力
計算が容易で、信頼を牛の高いセラミンクスタービンロ
ータが得られる。
形部やロータディスクのセラミフクスによる製作が容易
であるとともに、大損りな設備Ｇこよらずタービンロー
タを量産することができて、しかも接合面にかかる応力
計算が容易で、信頼を牛の高いセラミンクスタービンロ
ータが得られる。
ｌｆ、 １ｍｌはセラミンクス軸流タービンロータσ）
従来の製造方法に用いられた装置の構成σつ−１＋１を
示す断面図、第２図（ＡＪおよび（Ｂ）は本発明方式ケ
適用して製造したセラξンクス＠流タービンロータの構
成の一例ン示すそれぞれ断面図ｆ、５よび部分側面図、
紀３図（Ａ）および（Ｂ）は本発明方式ン適用して製造
した他の実施例としての同じくタービンロータのＩｇ成
の一例ン示すそれぞれ断面図１および部分側面図である
。 ／、 ｌｏｔ、 ／／／・・セラミンクス軸流タービン
ロータ、 ！・・ブレードリング部、 ３、１０３． ／／、？・・・ロータディスク。 ≠・・・炭素粉末。 ５・・ベース、 ６．７・・・ブロフク。 ｒ・・型。 ９・・・ピストン。 ／θ・・拘束枠、 ／／・・・粉体、 １０２、 ／／２・・翼形部、 １０２Ａ、 １０２Ｂ、 １０３Ａ、 ／／、２Ａ、
／／２Ｂ、 ／／３ｆｉ。 ・・接合面、 ｉｏ弘、／／’Ｉ・・混練物。 特許出願人 日産自動車株式会社 第２ （Ａ） 図 （Ｂ） （Ａ） ３図 （Ｂ）
従来の製造方法に用いられた装置の構成σつ−１＋１を
示す断面図、第２図（ＡＪおよび（Ｂ）は本発明方式ケ
適用して製造したセラξンクス＠流タービンロータの構
成の一例ン示すそれぞれ断面図ｆ、５よび部分側面図、
紀３図（Ａ）および（Ｂ）は本発明方式ン適用して製造
した他の実施例としての同じくタービンロータのＩｇ成
の一例ン示すそれぞれ断面図１および部分側面図である
。 ／、 ｌｏｔ、 ／／／・・セラミンクス軸流タービン
ロータ、 ！・・ブレードリング部、 ３、１０３． ／／、？・・・ロータディスク。 ≠・・・炭素粉末。 ５・・ベース、 ６．７・・・ブロフク。 ｒ・・型。 ９・・・ピストン。 ／θ・・拘束枠、 ／／・・・粉体、 １０２、 ／／２・・翼形部、 １０２Ａ、 １０２Ｂ、 １０３Ａ、 ／／、２Ａ、
／／２Ｂ、 ／／３ｆｉ。 ・・接合面、 ｉｏ弘、／／’Ｉ・・混練物。 特許出願人 日産自動車株式会社 第２ （Ａ） 図 （Ｂ） （Ａ） ３図 （Ｂ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）炭化珪素等ケ用いて焼結した別体の居部とロータデ
ィスクとの接合面同志を接合して七うｉツクスタービン
ロータを製造するにあたり、Ｏ１１記それぞれの接合面
に炭化珪素粉末。 炭素粉末およびバ・ミンクを含む混練物乞被着”しだ後
％＠記翼部および前記ロータディスクフ組合わせてター
ビンロータの組立体となし、該タービンロータの組立体
を珪素蒸気の存在する高温雰囲気中で焼ｈＺ Ｌ ’ｒ
、前記混練物中の炭素成分を反応させ、ｌＩ記炭化珪
素ケ反応焼結することにより、前記ｔ４部と＠記ロータ
ディスクと乞一体化すること乞特徴とするセラミックス
タービンロータの製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のセラミックスタービン
ロータの製造方法において、前記混練物は少なくとも炭
化珪素粉末、および１０００℃以上で炭素化する有機物
およびノくミンクを有することを特徴とするセラミンク
スタービンロータの製造方法。 ６ノ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のセラだ
ツクスタービンロータの製造方法にだいて、前記翼部側
の接合面乞単純な円弧形状の断面χ有する而としたこと
を特徴とするセラミンクスタービンロータの１Ｌ１７［
ｉ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17606182A JPS5969479A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17606182A JPS5969479A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5969479A true JPS5969479A (ja) | 1984-04-19 |
Family
ID=16007027
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17606182A Pending JPS5969479A (ja) | 1982-10-08 | 1982-10-08 | セラミツクスタ−ビンロ−タの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5969479A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251177A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-11 | 大阪大学長 | 接合方法 |
| EP0357491A2 (en) * | 1988-08-30 | 1990-03-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for the preparation of an integrally conjoined sintered body of silicon carbide |
| US7431564B2 (en) | 2004-04-16 | 2008-10-07 | Rolls Royce Plc | Turbine blisk |
-
1982
- 1982-10-08 JP JP17606182A patent/JPS5969479A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60251177A (ja) * | 1984-05-24 | 1985-12-11 | 大阪大学長 | 接合方法 |
| JPH0521869B2 (ja) * | 1984-05-24 | 1993-03-25 | Sumitomo Denki Kogyo Kk | |
| EP0357491A2 (en) * | 1988-08-30 | 1990-03-07 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Method for the preparation of an integrally conjoined sintered body of silicon carbide |
| US7431564B2 (en) | 2004-04-16 | 2008-10-07 | Rolls Royce Plc | Turbine blisk |
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